二氧化钛（TiO2）纳米材料是一种宽禁带半导体材料，在电子学器件、太阳能电池以及光催化领域具有重要的应用。然而其作为无机光敏剂，在肿瘤光动力治疗（PDT）中也显示出潜在的应用。与传统的有机光敏剂相比，TiO2纳米粒子具有生物相容性好、性能稳定（不易光漂白）和体内循环时间长等优点。因此，设计并制备TiO2基纳米探针对于实现肿瘤的可视化诊疗具有重要的意义和价值。最近，宁波材料所吴爱国团队在基于TiO2纳米材料的乳腺癌可视化诊疗纳米探针研究中取得了阶段性进展。
2013年，该团队曾乐勇副研究员报道了Janus结构Fe3O4-TiO2复合纳米粒子的制备及对乳腺癌细胞的可视化磁共振成像（MRI）和光动力治疗研究（授权专利号：ZL 201010039632.0； PCT国际专利申请号：PCT/CN2010/077803； Nanoscale 2013, 5, 2107-2113）。结果显示，在紫外光辐照下，与纳米粒子共孵育的MCF-7细胞存活率可降至38%左右。因紫外光具有较差的体内穿透深度，且紫外光辐照也会对正常的机体组织造成损伤；而近红外（NIR）光处于人体的“光学窗口”（700nm-1100nm），具有较强的体内穿透深度，而且对人体无损伤。因此，发展NIR光激发的TiO2基纳米探针是实现其对深层肿瘤可视化诊疗的关键。
为解决TiO2在PDT中的激发光问题，该团队的曾乐勇副研究员指导硕士生张令娥设计了Gd基上转换与TiO2纳米粒子的复合材料，利用上转换材料在NIR光激发下发射紫外光的性质，紫外光可进一步激发TiO2纳米粒子产生活性氧自由基，实现了NIR光激发下TiO2纳米粒子的无机PDT功能；而且利用Gd基上转换纳米粒子的MRI功能，最终实现了对MCF-7乳腺癌裸鼠肿瘤的MRI引导下的无机PDT，具有安全和穿透性强等特点。相关结果发表在国际期刊Biomaterials 2015, 44, 82-90.
Gd基上转换-TiO2纳米粒子复合载体及对乳腺癌肿瘤的MRI和NIR-激发的无机PDT
多药耐药性是导致乳腺癌肿瘤治疗失败的主要原因之一。团队成员任文智助理研究员利用TiO2纳米粒子搭载临床使用的广普化疗药物－阿霉素（DOX）形成复合纳米药物递送载体，将化疗药物DOX递送到耐药乳腺癌细胞MCF-7/ADM内，其体外治疗效果比自由DOX提高了2.4倍（RSC Adv. 2013, 3, 20855-20861；中国发明专利申请号：201110397312.7）。近日，该团队的曾乐勇副研究员制备出上转换与TiO2纳米粒子的复合材料，并以此作为载体搭载DOX，构建出具有NIR激发的无机PDT和DOX化疗双重功能的复合药物递送系统。通过建立耐药乳腺癌肿瘤模型（MCF-7/ADR），在NIR激发的PDT和增强的化疗双重作用下，其肿瘤抑制率高达96.74%，有效克服了乳腺癌的多药耐药性。该内容已获中国发明专利授权（授权专利号：ZL 201210172056.6）。相关研究结果发表在国际期刊Biomaterials, DOI: 10.1016/j.biomaterials.2015.04.006。
DOX搭载的上转换-TiO2纳米粒子复合载体及其NIR-激发的无机PDT和化疗共同作用克服乳腺癌肿瘤的多药耐药性
上述研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部和中科院等项目的支持。主要完成单位为宁波材料所，南京军区南京总医院和宁波市第二医院参与了相关研究。
(纳米事业部 曾乐勇)
